[發明專利]一種修復鈦鋁金屬間化合物鑄件缺陷的方法

有效

• 申請號: 201811201268.6
• 申請日: 2018-10-15
• 公開（公告）號: CN109483146B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 張國棟;熊華平;袁鴻;余槐;王金雪;程耀永;李建崇;朱郎平
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: B23P6/00
• 分類號: B23P6/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

本發明屬于增材修復技術領域，涉及一種修復鈦鋁金屬間化合物鑄件缺陷的方法。本發明采用在電子束熔絲修復全過程中均為真空環境的條件，真空壓強為10^?2P～10^?3Pa之間，能夠有效避免修復過程中N、O、H等有害元素的污染。激光熔覆修復和弧焊修復方法難以避免N、O、H等有害元素的污染，特別是高溫狀態下以上有害元素可強烈導致鈦鋁金屬間化合物的脆化開裂使得修復失敗。本方法的真空環境中修復材料冶金質量優于其它修復方法，能夠有效避免修復缺陷的產生，此外，真空環境下熱量散失速度慢，修復后冷卻速度慢，熱應力小，大大降低了裂紋產生的風險。修復后隨爐真空退火處理能及時去除修復應力并調控修復區組織，能夠有效避免修復后的鑄件產生延遲裂紋。

技術領域

本發明屬于增材修復技術領域，涉及一種修復鈦鋁金屬間化合物鑄件缺陷的方法。

背景技術

TiAl金屬間化合物具有低密度、高模量和優異的高溫強度、抗蠕變、抗氧化和阻燃性能而被公認為最具有發展潛力的高溫結構材料。然而由于TiAl金屬間化合物熔體粘度高、補縮能力不足，塑性低，使其鑄件極易產生凹坑、縮孔、疏松、裂紋等缺陷，并成為其工程化應用的瓶頸之一。為提高鑄件合格率、降低生產成本需突破缺陷的修復技術。

TiAl金屬間化合物本身滑移系較少、位錯運動和增殖困難，室溫塑性低及變形能力差等特點造成該合金鑄件修復時極易產生裂紋。目前公開報道的修復方法有釬焊、激光熔敷和氬弧焊方法。釬焊修復后高溫力學性能較差。激光熔敷修復氣氛保護條件差，使得修復過程中增氧嚴重，材料脆化，易形成裂紋。氬弧焊方法除氣氛保護條件差外，高溫預熱后的零件造成修復操作難度大，易產生裂紋。

目前已公開的鈦鋁金屬間化合物電子束焊接的方法為無填充材料或僅在待焊接面使用過渡層材料，目的均為將兩個構件焊接連接為一個整體，無法用于鑄件缺陷的修復。

發明內容

本發明的目的是針對鑄件缺陷進行修復的一種基于電子束熔絲沉積增材制造的鈦鋁金屬間化合物鑄件缺陷修復方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

包括以下步驟：

(1)采用機械方法對鈦鋁金屬間化合物鑄件缺陷進行修形，缺陷包括鑄態或鑄造+熱等靜壓處理后存在的表面凹坑、縮孔、疏松、裂紋缺陷；

(2)修復缺陷用的填充材料的成分與鑄件材料一致的絲材或絲條或成分配比在原位反應后與鑄件材料成分配比相當的鈦基和鋁基絲材或根據鑄件的使用與鑄件材料相適應的鈦基合金絲材；

(3)將修形缺陷后的鑄件安裝于電子束熔絲沉積增材設備的加熱裝置內，采用丙酮或酒精清理待修復區，將絲材/絲條穿過送絲機及導絲嘴，依據待修復區形狀尺寸調整送絲角度，關閉真空室，依次啟動滑閥泵、羅茨泵和擴散泵，待真空室內壓強達到5×10^-2Pa以下時，啟動加熱裝置，將鑄件預熱至800～1200℃，并在修復過程中持續保溫；

(4)依據待修復區形狀尺寸設定電子束熔絲沉積增材修復工藝參數，工藝參數為：加速電壓30～60KV、聚焦電流700～900mA、電子束束流15～40mA、電子束掃描幅值3～6mm、送絲速度10～50mm/s；

(5)待缺陷部位修復完成后，隨爐退火處理，退火溫度為600℃-1200℃，保溫1～3h，待鑄件溫度降至200℃以下時向真空室內充氣并取出；

(6)采用機械或化學方法將修復部位加工至設計尺寸。

所述缺陷修形后的待修復區底面為圓弧狀，待修復區坡口角度為60°～120°。

所述的絲材/絲條直徑0.6mm～1.6mm之間，使用前絲材經過真空退火處理。